高層建筑結(jié)構(gòu)的變形評價指標
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圖1.1 彎曲形結(jié)構(gòu)的層間變形
式1.1
層間位移角由式1.1定義，式1.1始于剪切形多層框架結(jié)構(gòu)，盡管它不能準確反映彎曲形和彎剪型結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件變形與受力情況，但由于表達形式簡單，能達到宏觀控制變形的目的，我國現(xiàn)行規(guī)范和大多數(shù)國家均沿用這一參數(shù)。
02有害層間位移角
式2.1
有害層間位移角由式2.1定義，式2.1僅適用彎曲形的剪力墻結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)的每層樓蓋轉(zhuǎn)動采用普通梁的平截面假定。
03區(qū)格的廣義剪切變形
圖3.1 彎剪型結(jié)構(gòu)的剪切變形
式3.1
區(qū)格的廣義剪切變形由式3.1定義，計算和試驗表明，超高層建筑在側(cè)向荷載作用下的變形均呈彎剪形，且同層樓蓋各節(jié)點的豎向位移起伏不一，不能滿足平截面假定，從而使各區(qū)格產(chǎn)生不同的剪切變形，如圖3.1所示。
04區(qū)格的廣義剪切變形與層間位移角的關(guān)系
(a) 低層框架結(jié)構(gòu)
(b) 高層框架結(jié)構(gòu)
(c) 高層框架核心筒結(jié)構(gòu)
圖4.1 區(qū)格的廣義剪切變形與層間位移角的關(guān)系
框架結(jié)構(gòu)的變形由整體彎曲變形(柱的拉壓)和剪切變形(梁和柱的雙彎曲)構(gòu)成。低層框架結(jié)構(gòu)，整體彎曲變形占層間變形比例較小，梁柱區(qū)格的剪切變形約等于層間位移角;高層框架結(jié)構(gòu)，整體彎曲變形占層間變形比例較大，梁柱區(qū)格的剪切變形明顯小于層間位移角;高層框架核心筒結(jié)構(gòu)由于核心筒的截面高度較長，剛域的作用較大，從而使核心筒與框架柱之間樓面梁區(qū)格的剪切變形大于層間位移角(參見圖5.2)。
05弦桿轉(zhuǎn)角
圖5.1 弦桿轉(zhuǎn)角
式5.1.1
式5.1.2
圖5.2 考慮節(jié)點剛域的弦桿轉(zhuǎn)角
CRn=CR×L/Ln
式5.2
弦桿轉(zhuǎn)角由式5.1定義，弦桿轉(zhuǎn)角扣除了兩端節(jié)點引起的剛體轉(zhuǎn)動，可以準確地反映水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件的變形和受力情況，并可以考慮節(jié)點剛域的影響，如剪力墻之間連梁區(qū)格的剪切變形，核心筒與框架柱之間樓面梁區(qū)格的剪切變形。
06弦桿轉(zhuǎn)角與層間位移角的關(guān)系
圖6.1 框架結(jié)構(gòu)的變形解構(gòu)
圖6.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的變形解構(gòu)
式6.1
框架結(jié)構(gòu)的層間位移角由整體彎曲產(chǎn)生的剛體轉(zhuǎn)動、梁和柱的弦桿轉(zhuǎn)角、節(jié)點域的剪切變形組成，如圖6.1所示。剪力墻結(jié)構(gòu)，由于剪力墻的截面高度較長，剛域的作用較大，從而使連梁區(qū)格的剪切變形(連梁的弦桿轉(zhuǎn)角)大于層間位移角，見式6.1。
07基于弦桿轉(zhuǎn)角的構(gòu)件性能評價方法
(a) 試驗模型
(b) 塑性鉸模型
(c) 構(gòu)件的滯回曲線
(d) 驗收準則(ASCE/SEI 41-06)
圖6.1 基于弦桿轉(zhuǎn)角的構(gòu)件性能評價方法
構(gòu)件往復加載試驗(圖6.1a)力和變形的關(guān)系，可以很方便地用弦桿轉(zhuǎn)角進行描述(圖6.1c)，與此同時，弦桿轉(zhuǎn)角也可以很容易用集中塑性鉸進行模擬(圖6.1b)，弦桿轉(zhuǎn)角架起了模型試驗和模型仿真之間的橋梁。我們可以根據(jù)試驗得到的弦桿轉(zhuǎn)角大小對構(gòu)件劃分性能驗收準則，并把本構(gòu)關(guān)系輸入到分析模型進行整體結(jié)構(gòu)分析，依據(jù)計算出的弦桿轉(zhuǎn)角數(shù)值對構(gòu)件的性能進行評價。美國和歐洲均是以弦桿轉(zhuǎn)角作為結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的性能評價指標，并制定了相應的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件性能評價標準，例如FEMA356，ASCE41等，如圖6.1(d)所示。
參考文獻
1、徐培福-復雜高層建筑結(jié)構(gòu)設計
2、MICHAELN.FARDIS-Seismic Design, Assessment and Retrofitting of Concrete Buildings
3、Timothy WHITE-ESTIMATING ROTATIONAL DEMANDS IN HIGH-RISE CONCRETE WALL BUILDINGS
4、CTBUH-Recommendations for the Seismic Design of High-rise Buildings
5、ATC-Modeling and Acceptance Criteria for Seismic Design and Analysis of Tall Buildings
6、ASCE/SEI 41-06
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